基于嵌入式技術的工程機械設備事件追蹤系統設計

趙殿瑞，裴振英，張曉慧

（1.沈陽工程學院仿真中心；2.沈陽工程學院電力學院，遼寧 沈陽 110136）

隨著物聯網技術的發展，其應用已經滲透到我們的生活和生產的各個角落，其中在工程機械領域，嵌入式技術得到了迅速的發展和應用。通過在嵌入式平臺上綜合全球定位系統、手機通訊網絡、智能處理技術等實現了工程機械設備的智能化識別定位、跟蹤、監控和管理，使工程機械、操作手、技術服務工程師、代理店、制造廠直接實現異地、遠程、動態、全天候的“物物相連、人人相連、物人相連”。而作為實現工程機械物聯網系統的最關鍵技術之一的事件追蹤技術，直接關系到整個工程機械物聯網系統的信息獲取的準確性和實時性，影響著整個系統的穩定性，在開發階段事件追蹤系統的設計好壞，直接影響到開發進度和開發出來的系統的可靠性和可拓展性，目前國內外的工程機械設備生產商在實現其設備的智能化構建工程機械物聯網系統的時候，都是以各自設備為中心，缺乏統一的事件追蹤模型和報告模型，其產品很難具備兼容性，嚴重的影響了工程機械設備物聯網的發展。針對這些問題本項目提出了一種通用的工程機械物聯網設備事件追蹤系統的設計，通過該系統能夠有效穩定地實現對工程機械設備事件的追蹤和報告，并生成符合工業標準的MMS報文。系統通過提供規范的接口和配置可以很方便的集成于各類不同的工程機械設備物聯網系統，實現對不同設備的事件追蹤和報告，極大的簡化了工程機械設備軟件開發的流程，有效的提高了系統的穩定性，降低開發成本，從而促進工程機械物聯網系統的推廣和應用。

1 系統總體方案設計

系統設計分為硬件設計和軟件設計兩個主要部分，硬件設計主要是完成對事件追蹤軟件系統的測試和系統性能評估，采用實驗型系統硬件設計。其中硬件系統主要由嵌入式ARM系統實現，包括機械設計嵌入式子系統、設備數據采集子系統、設備控制響應子系統三個部分。軟件系統設計是本項目的主要設計內容，整個軟件系統由事件對象配置子系統、事件服務追蹤配置子系統、事件報告配置子系統、事件追蹤內核子系統和報文處理子系統五個部分組成，通過五個子系統的相互協調共同完成對工程機械設備的事件追蹤報告和實現工程機械設備整體的智能化（圖1）。

1.1 事件對象配置子系統

事件對象配置子系統主要完成對設備追蹤的事件對象實體的信息配置，通過生成事件實體描述xml文件，傳輸給事件追蹤內核，內核根據接受到的事件實體配置XML文件對內核追蹤事件對象進行實體化。在內存中創建對應的事件實體并納入監控鏈表，對事件參數進行監控完成對事件信息追蹤的功能。

1.2 事件服務追蹤配置子系統

圖1 系統方案示意圖

事件服務追蹤配置子系統主要完成對設備事件追蹤服務的相關參數的配置，通過接受服務器的配置命令，根據配置命令自動完成事件追蹤服務的相關參數的配置和修改，并自動生成事件追蹤內核所需要的配置XML文件。

1.3 事件報告配置子系統

事件報告配置子系統的設計主要完成對事件報告相關參數的在線配置和修改，服務器可以通過發送配置命令來實現對在線設備的事件報告參數的修改和重新配置。

1.4 事件追蹤內核子系統

事件追蹤內核子系統設計是系統的實現關鍵，內核子系統可以根據配置系統的配置XML文件對設備事件追蹤進行智能化管理與配置，其主要包括事件參數的檢測，事件參數的追蹤記錄和實時報告功能。能夠將追蹤對象發生的事件實時報告給報文處理子系統，實現對追蹤對象的實時追蹤報告。

1.5 報文處理子系統

報文處理子系統主要完成整個系統的報文處理功能和網絡報文報告功能，通過該系統將內核產生的內核報文進行MMS報文映射，將報文處理成標準的工業MMS報文，并通過網絡發送到指定目標的服務器。

2 軟件系統設計

本系統軟件設計主要包括嵌入式設備底層驅動設計和應用層系統功能設計，其中底層驅動接口設計主要完成工程機械設備事件信息數據的映射和規范化傳輸，將IIC、串口、485總線接口等驅動統一規范化成標準的工程機械設備事件數據模板進行數據采集和傳輸。應用層程序主要完成系統的功能設計和相應的接口設計，其中包括事件對象配置子系統、事件服務追蹤配置子系統、事件報告配置子系統、報文處理子系統和事件追蹤內核子系統，通過五個子系統相互協調工作共同完成對設備事件的追蹤報告和實現標準的MMS報文傳輸，將設備事件實時的報告給指定的服務目標，其設計整體架構如圖2所示。

圖2 軟件系統方案示意圖

3 硬件系統設計

本項目設計的硬件系統主要是完成對系統設計方案的驗證，模擬構建一個簡單的工程機械物聯網系統。其中包括兩個工程機械設備的模擬，通過嵌入式ARM平臺進行模擬，實現工程機械設備智能體的構建。主要實現設備信息采集和處理，實現設備事件服務追蹤的實時報告等功能。服務器端以PC機器模擬，通過構建服務器端程序，實現對兩個模擬的工程機械設備進行網絡監控和在線配置功能。其設計架構原理如圖3所示。

圖3 硬件設計架構原理圖

4 結語

本文提出和設計的嵌入式工程機設備事件追蹤系統有效的解決工程機械設備中事件模型的構建問題，為設備事件追蹤服務軟件開發過程提供一套通用高效的事件追蹤方法，實現工程機械設備事件追蹤服務的可配置性，提高工程機械設備的智能化程度，能夠有效的促進工程機械物聯網技術的推廣和應用、效益明顯。

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